JP2004524957A

JP2004524957A - 艶出し効果を付与する腐食耐性コーティング

Info

Publication number: JP2004524957A
Application number: JP2002560855A
Authority: JP
Inventors: アレキサンダーメイゼル，
Original assignee: アーウェイ，インコーポレイテッド
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2004-08-19
Also published as: MXPA03006871A; US20020102416A1; EP1368190A4; CA2436733A1; EP1368190A1; WO2002060685A1; US6896970B2; BR0116876A

Abstract

基板をコーティングでコーティングして、艶出し効果および改善された腐食耐性を与えるためのプロセス、ならびにこのプロセスによって生成されるコーティング。このプロセスは、霧状金属層を基板に塗着する工程およびこの霧状金属層に腐食防止層を塗着する工程を含む。本発明は、基板をコーティングして艶出し効果を与えるためのプロセスであって、以下の工程：ポリマーコーティングを該基板に塗着する工程；少なくとも１つの霧状金属を該ポリマーコーティングに塗着して、金属層を形成する工程；腐食防止無機コーティングを該金属層に塗着する工程；および透明なトップコーティングを該腐食防止無機コーティングに塗着して、保護層を形成する工程、を包含する方法に関する。

Description

【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、艶出し効果および優れた腐食保護を実現する、製品のための多層コーティングに関する。本発明はさらに、基板に対して艶出し効果および腐食耐性を付与するために基板をコーティングするためのプロセスに関する。このコーティングは、金属に対して使用され得、この金属として、鋼鉄および軽金属（例えば、アルミニウムおよびアルミニウム合金）、ならびにプラスチック、ガラスおよびセラミックに対して使用され得る。本発明のコーティングでコートされる代表的な製品として、自動車リム、ラジエータグリッド、トロフィー、作動ボタン、照明設備などが挙げられ得る。このコーティングは、アウトドア用途に設計され、そして腐食攻撃に供される製品に、特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
製品の表面上の高度な艶出し外観を実現するために、薄いクロム層が、電気めっき法または真空蒸着法を使用して、物品の表面上に塗着されてきた。しかし、これらの方法は、重大な欠点を有する。製品の表面の機械的艶出しは、概して、クロム層の塗着の前に必要である。この機械的艶出しのプロセスは、非常に高価であり得る。さらに、クロム電気めっきは、六価クロムおよびシアン化物のような環境的に危険な成分の使用を含む、多段階プロセスである。
【０００３】
米国特許第５，６５６，３３５号は、艶出し効果を付与する金属で基板をコーティングするためのプロセスを記載する。このプロセスは、（１）基板の表面を洗浄または粉末コーティングする工程、（２）真空チャンバ内で、プラズマ蒸着によって金属で表面をコーティングする工程、および（３）この金属コートされた基板を、粉末ラッカーでトップコートする工程、からなる。プラズマ蒸着によって塗着した金属は、アルミニウム、クロム、チタン、銀または金であり得る。粉末ラッカートップコートは、金属層に直接塗着される。任意のプロセス工程において、高度に引っ掻き耐性である炭素化合物は、このトップコートに塗布され得る。
【０００４】
米国特許第６，０６８，９８０号は、物品をグロスコーティングするための方法を記載し、この方法は、（１）基板の表面上にクロメート層を塗着する工程；（２）このクロメート層に粉末化した塗料層を塗着する工程；（３）この粉末化した塗料層に腐食防止ベースコートを塗着する工程；（４）この腐食防止ベースコートに、真空中において、マグネトを使用して、高度なグロス金属層を塗着する工程；および（５）この高度なグロス金属層に透明な磨耗耐性トップコートを塗着する工程、を包含する。この腐食防止ベースコートは、例えば、粉末化した焼付け仕上げ、またはスパッタ塗装から形成され、公知の様式で塗着されることが開示される。このトップコートは、有機改変したセラミック（ＯＲＭＯＣＥＲ）のような有機−無機化合物、またはアクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂またはエポキシ樹脂に基づく有機コーティングであることが、開示されている。このトップコートのグロスは、顔料を用いて調整され得る。
【０００５】
以前の方法における艶出し効果を実現するために使用される薄い金属層は、唯一のトップコートによってのみ環境から保護される。一般に、このトップコートは、１００ミクロンまでの厚みを有する透明な塗装である。このトップコートは、下の金属層に対して、適切な腐食保護を提供しない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の要旨）
本発明は、艶出し効果および改善された腐食保護を与える基板をコーティングするためのプロセスに関し、このプロセスは、以下の工程を包含する：（ａ）基板の上に、ポリマーコーティングを塗着する工程；（ｂ）このポリマーコーティングの上に、少なくとも１つの霧状金属を塗着して、金属層を形成する工程；（ｃ）この金属層に、腐食防止無機コーティングを塗着する工程；および（ｄ）この腐食防止無機コーティングの上に、透明なトップコーティングを塗着して、保護層を形成する工程。
【０００７】
本発明は、さらに、艶出し効果を与える金属基板をコーティングするためのプロセスに関し、このプロセスは、以下の工程を包含する：（ａ）基板に、第１の腐食防止無機コーティングを塗着する工程；（ｂ）第１の腐食防止無機コーティングの上に、ポリマーコーティングを塗着する工程；（ｃ）このポリマーコーティング上に、少なくとも１つの霧状金属を塗着して、金属層を形成する工程；（ｄ）この金属層に、第２の腐食防止無機コーティングを塗着する工程；および（ｅ）この第２の腐食防止無機コーティング上に、透明なトップコーティングを塗着して、保護層を形成する工程。この第１および第２の腐食防止無機コーティングは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０００８】
本発明の多層コーティングは、製造物品表面に対する艶出し効果、および改善された腐食保護を与える。このコーティングは、以下を含む：（ａ）物品の表面を覆うポリマー層；（ｂ）このポリマー層覆う、少なくとも１つの霧状金属を含む金属層；（ｃ）この金属層を覆う、腐食防止無機層；および（ｄ）この腐食防止無機層を覆う、透明なトップコート層。この物品が、金属表面を有する場合、コーティングは、さらに、ポリマー層の下にある、別の腐食防止無機層を含む。
【０００９】
（好ましい実施形態の説明）
用語「覆う（ｏｖｅｒｌｉｅｓ）」および同語源の用語「覆う（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）」などは、別のまたは第２の層に対する１つまたは第１の層の関係について言及する場合、第１の層が、第２の層の上に、部分的または完全に位置するという事実をいう。第２の層を覆う第１の層は、第２の層と接触していてもよいし、接触していなくてもよい。例えば、１つ以上のさらなる層が、第１の層と第２の層との間に配置され得る。用語「下にある（ｕｎｄｅｒｌｉｅｓ）」および同語源の用語「下にある（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ）」などは、第１の層が、第２の層の上ではなく、下に部分的または完全に位置する以外は、類似した意味を有する。
【００１０】
図１を参照して、１つの実施形態において、コートされた製造物品１０は、基板１２を含み、この基板１２は、金属、合金、ガラス、プラスチックまたはセラミックで作られている。ポリマーコーティング１４は、基板１２上にコートされて、基板１２の表面をなめらかにする。金属薄層１６は、ポリマーコーティング１４上に、微粒化された形態で塗着される。外部腐食防止層１８は、金属薄層１６上にコートされて、金属層１６に対して腐食保護を提供する。トップコート１９は、外部腐食防止層１８に塗着される。
【００１１】
図２に図示される別の実施形態において、コーティングされた製造物品２０は、基板１２（金属または金属合金から作製される）を含む。金属基板１２上に、ベース腐食防止層１３がコーティングされて、下にある金属基板１２に腐食保護を与える。ポリマーコーティング１４は、腐食防止層１３上にコーティングされて、この物品の表面を平滑にする。金属薄層１６は、ポリマーコーティング１４上に霧状形態で塗着される。外部腐食防止層１８は、金属薄層１６上にコーティングされて、金属層１６に腐食保護を与える。トップコート１９は、外部腐食防止層１８に塗着される。
【００１２】
図３に図示されるさらに別の実施形態において、コーティングされた製造物品３０は、基板１２を含み、これは、金属または金属合金から作製される。金属基板１２上に、ベース腐食防止層１３がコーティングされて、下にある金属基板１２に腐食保護を与える。ポリマーコーティング１４は、腐食防止層１３上にコーティングされて、この物品の表面上を平滑にする。接着促進層１５は、ポリマーコーティング１４に塗着される。金属薄層１６は、霧状形態で接着促進層１５に塗着される。外部腐食防止層１８は、金属薄層１６上にコーティングされて、金属層１６に腐食保護を与える。トップコート１９は、外部腐食防止層１８に塗布される。
【００１３】
腐食防止層１３および１８の各々は、独立して、アルミニウム、カドミウム、コバルト、セシウム、マンガン、モリブデン、ニッケル、ケイ素、チタン、亜鉛およびジルコニウムのうちの少なくとも１種の金属の、少なくとも１つの酸化物または塩であり得る。この保護層は、適切な塩の溶液から塗着され得る。このような無機腐食防止層の例としては、コバルト、ジルコニウムおよびマンガンの化成コーティングが挙げられる。このような化成コーティングは、市販されている。ジルコニウム化成コーティングの例としては、米国特許第６，０８７，０１７号および同第４，４２２，８８６号（本明細書中に参考として援用される）に記載されるジルコニウム化成コーティングが挙げられる。コバルト化成コーティングの例としては、米国特許第５，８７３，９５３号および同第５，４１５，６８７号（本明細書中に参考として援用される）に記載されるコバルト化成コーティングが挙げられる。これらの化成コーティングの塗着により、基板または下にある金属の表面上のこれらの金属の塩または酸化物の堆積を生じる。この化成コーティングはまた、いくらかのレベルの、基板または下にある金属の塩または酸化物を含み得る。金属表面用のクロム酸を含まない多くの化学的化成コーティングは、当該分野で公知である。これらは、金属表面を「不動態化」（すなわち腐食環境において低い「反応性」）にするように設計し、下にある金属をこの環境から保護されたままにする。ベース金属またはその酸化物上の腐食耐性外部層を生じるこの型のコーティングは、しばしば、塗料接着が改善された表面を同時に生じる。化成コーティングは、無リンスプロセスにより塗着され得、ここで基板表面は、浸漬コーティング、噴霧コーティング、またはロールコーティングにより処理される。このコーティングはまた、１つ以上の段階で塗着され得、不用な汚染物質を除去するために水で連続してリンスされる。一般的に、腐食防止層１８を塗着するプロセスは、下にある金属薄層を厚くすることに寄与し得るように、酸洗い、酸活性化または他の工程を包含しないことが好ましい。
【００１４】
ポリマーコーティング１４は、任意の適切な方法（浸漬、液体スプレー、粉末スプレーまたは電気コーティングを含む）によって、塗着され得る。このポリマーコーティングの目的は、基板の表面を平らにし、そして欠陥、引っ掻き、変形などの全てを滑らかにすることである。特に有用なポリマーコーティングは、非常に滑らかな表面を生成し、そして全ての凹凸を埋める。高品質の最終製品を製造するために、ポリマーコーティングの表面が、残りのコーティングを通して伝わる起伏の大きいオレンジピールも起伏の小さい構成（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）も有さないことが重要である。このポリマーコーティングは、任意の化学および組成を有し得るが、好ましくは、基板の防食を提供する化学および組成を有する。一実施形態において、このポリマーコーティングは、腐食保護を増強するための顔料および／または充填剤を含有する。一実施形態において、このポリマーコーティングは、エポキシ粉末コーティングである。
【００１５】
金属層１６は、このポリマーコーティングの上に微粒化形態で塗着される。金属塗着の方法としては、プラズマ蒸着法、化学蒸着法および熱蒸着法が挙げられ得る。これらの方法の各々において、標的金属は、加熱によって、放電によって、または他の方法によって、微粒化される。この金属の原子は、物品のコーティング表面に運ばれ、そしてそこに定着し、０．１ミクロンと３ミクロンとの間の厚みを有する金属の層を生成する。この金属層は、下に存在するポリマーコーティングに接着し、そして光り輝く外観を有する。所望の結果に依存して、標的金属の選択肢としては、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、ジルコニウム、銀および金、ならびにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態において、アルミニウムが、標的金属として使用され、結果として、クロムメッキと類似した艶出し加工された非常に反射性の外観を有する金属層が生じる。
【００１６】
ポリマーコーティングと微粒化金属層との間の良好な接着を保証するために、接着促進層１５が、金属の塗着の前に、ポリマー層の上に塗着され得る。この接着促進層は、噴霧または浸漬、続くオーブンでの乾燥によって、塗着され得る。
【００１７】
トップコート１９は、液体スプレー、粉末スプレー、エレクトロコーティングまたは浸漬方法を使用して塗着された、有機性か、セラミック性か、または有機的に改変されたセラミック性の透明なコーティングであり得る。オルモセル（ｏｒｍｏｃｅｒ）は、代表的に、極性成分、疎水性成分およびマイクロセラミック粒子を含む。この極性成分は、下にある層へのオルモセルの良好な接着を提供する。この疎水性成分（これは、フッ素化材料であり得る）は、好ましくは、コーティング表面に非固着特性を与えるように、エアコーティング界面に配向される。このマイクロセラミック粒子は、対摩性および引っ掻き抵抗特性を与える。一実施形態において、トップコートは、有機ポリシロキサンコーティングである。
【実施例】
【００１８】
（実施例）
鋳アルミニウムの自動車の車輪リムを、本発明の多層コーティングを使用して、コーティングする。ジルコニウム化成コーティングを、まずリムの表面に塗着する。化成コーティングを乾燥した後、このリムを、エポキシハイブリッド下塗り粉末を使用して粉体塗装し、そしてこの下塗りコーティングを、３５０゜Ｆで２０分間焼き付け、なめらかな表面を得る。次いで、このリムを、液体の接着促進塗料で噴霧コーティングし、３５０゜Ｆで１５分間焼き付ける。純粋アルミニウムを、高真空下で熱蒸着を使用して、リムの表面全体にわたって塗り、光沢のある外見を得る。金属層の塗着に続いて、ジルコニウム化成コーティングを、金属層の表面に塗着し、過剰の液体を排水する。最後に、粉末状のクリアートップコートを、リム全体にわたって塗着し、３６５゜Ｆで２０分以上焼き付ける。完成したリムは、クロムめっきに似て、非常に光沢があり、そのリムは、なめらかな表面を有する。この多層コーティングは、クロスハッチング接着試験、コーティングへ損傷を受けずに、１０００時間の中性塩噴霧腐食試験、および切り口から４ｍｍ未満の接着損失で、１６８時間のＣＡＳＳ腐食試験に合格する。
【００１９】
本発明は、その好ましい実施形態に関して説明されているが、その種々の改変が、本明細書を読むことで当業者に明らかになることが、理解されるべきである。従って、本明細書中の発明の開示は、添付される特許請求の範囲の範囲内に含まれるような改変を含むことを意図することが、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の多層コーティングを用いてコートされた基板の断面図である。
【図２】図２は、外部腐食防止層および基部腐食防止層を含む、本発明の多層コーティングを用いてコートされた基板の断面図である。
【図３】図３は、接着促進層を含む、本発明の多層コーティングを用いてコートされた基板の断面図である。

Claims

基板をコーティングして艶出し効果を与えるためのプロセスであって、以下の工程：
ポリマーコーティングを該基板に塗着する工程；
少なくとも１つの霧状金属を該ポリマーコーティングに塗着して、金属層を形成する工程；
腐食防止無機コーティングを該金属層に塗着する工程；および
透明なトップコーティングを該腐食防止無機コーティングに塗着して、保護層を形成する工程
を包含する、プロセス。
前記腐食防止無機コーティングが、アルミニウム、カドミウム、コバルト、セシウム、銅、マンガン、モリブデン、ニッケル、ケイ素、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群より選択される金属の１以上の酸化物、塩およびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
前記霧状金属が、プラズマ蒸着法、化学蒸着法または熱蒸着法によって塗着される、請求項１に記載のプロセス。
前記トップコーティングが、有機コーティングを含む、請求項１に記載のプロセス。
前記トップコーティングが、セラミックコーティングを含む、請求項１に記載のプロセス。
前記トップコーティングが、有機ポリシロキサンコーティングを含む、請求項１に記載のプロセス。
前記トップコーティングが、液体噴霧、粉末噴霧、電気コーティングまたは浸漬コーティングによって塗着される、請求項１に記載のプロセス。
前記少なくとも１つの霧状金属を塗着する前に、前記ポリマーコーティングに接着促進層をコーティングする工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
前記基板が、金属、金属合金、ガラス、プラスチックおよびセラミックからなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
基板をコーティングして艶出し効果を与えるためのプロセスであって、以下の工程：
第一の腐食防止無機コーティングを該基板に塗着する工程；
ポリマーコーティングを該第一の腐食防止無機コーティングに塗着する工程；
少なくとも１つの霧状金属を該ポリマーコーティングに塗着して、金属層を形成する工程；
第二の腐食防止無機コーティングを該金属層に塗着する工程；および
透明なトップコーティングを該第二の腐食防止無機コーティングに塗着して、保護層を形成する工程；
を包含し、ここで、該第一および第二の腐食防止無機コーティングが、同じであっても異なっていてもよい、プロセス。
前記第一および第二の腐食防止無機コーティングが、アルミニウム、カドミウム、コバルト、セシウム、銅、マンガン、モリブデン、ニッケル、ケイ素、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群より選択される金属の１以上の酸化物、塩およびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項１０に記載のプロセス。
前記霧状金属が、プラズマ蒸着法、化学蒸着法または熱蒸着法によって塗着される、請求項１０に記載のプロセス。
前記トップコーティングが、有機コーティングを含む、請求項１０に記載のプロセス。
前記トップコーティングが、セラミックコーティングを含む、請求項１０に記載のプロセス。
前記トップコーティングが、有機ポリシロキサンコーティングを含む、請求項１０に記載のプロセス。
前記トップコーティングが、液体噴霧、粉末噴霧、電気コーティングまたは浸漬コーティングによって塗着される、請求項１０に記載のプロセス。
前記少なくとも１つの霧状金属を塗着する前に、前記ポリマーコーティングに接着促進層をコーティングする工程をさらに包含する、請求項１０に記載のプロセス。
前記基板が、金属または金属合金を含む、請求項１０に記載のプロセス。
製造物品表面のための、艶出し効果を有する多層コーティングであって、該多層コーティングは、以下：
該物品表面を覆うポリマー層；
少なくとも１つの霧状金属を含む、該ポリマー層を覆う金属層；
該金属層を覆う腐食防止無機層；および
該腐食防止無機層を覆う透明なトップコート層
を含む、多層コーティング。
前記腐食防止無機層が、アルミニウム、カドミウム、コバルト、セシウム、銅、マンガン、モリブデン、ニッケル、ケイ素、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群より選択される金属の１以上の酸化物、塩およびそれらの組合せからなる群より選択される、請求項１９に記載の多層コーティング。
前記トップコート層が、有機コーティングを含む、請求項１９に記載の多層コーティング。
前記トップコート層が、セラミックコーティングを含む、請求項１９に記載の多層コーティング。
前記トップコート層が、有機ポリシロキサンコーティングを含む、請求項１９に記載の多層コーティング。
前記ポリマー層と前記金属層との間に接着促進層をさらに含む、請求項１９に記載の多層コーティング。
製造物品表面のための、艶出し効果を有する多層コーティングであって、該多層コーティングは、以下：
該物品表面を覆う第一腐食防止無機コーティング
該第一腐食防止無機コーティングを覆うポリマー層；
少なくとも１つの霧状金属を含む、該ポリマー層を覆う金属層；
該金属層を覆う第二腐食防止無機層；および
該腐食防止無機層を覆う透明なトップコート層
を含み、ここで、該第一および第二の腐食防止無機コーティングが、同じであっても異なっていてもよい、多層コーティング。
前記第一および第二の腐食防止無機コーティングが、アルミニウム、カドミウム、コバルト、セシウム、銅、マンガン、モリブデン、ニッケル、ケイ素、チタン、亜鉛およびジルコニウムからなる群より選択される金属の１以上の酸化物、塩およびそれらの組合せからなる群より独立して選択される、請求項２５に記載の多層コーティング。
前記トップコート層が、有機コーティングを含む、請求項２５に記載の多層コーティング。
前記トップコート層が、セラミックコーティングを含む、請求項２５に記載の多層コーティング。
前記トップコート層が、有機ポリシロキサンコーティングを含む、請求項２５に記載の多層コーティング。
ポリマーコーティングと前記金属層との間に接着促進層をさらに含む、請求項２５に記載の多層コーティング。